Высоконаполненная полимерно-минеральная композиция для пласт-формования изделий дорожно-строительного назначения

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шаповалов Виктор Михайлович Носов Кирилл Сергеевич Валенков Андрей Михайлович Щука Виктор Иосифович Мазуров Николай Тихонович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Высоконаполненная полимерно-минеральная композиция для пласт-формования изделий дорожно-строительного назначения, содержащая вторичный полиолефин, песок строительный, отходы сахарного производства - дефекат и лубрикант при следующем соотношении компонентов, мас.вторичный полиолефин 15,0-20,0 дефекат 10,0-20,0 лубрикант 1,0-3,0 песок строительный остальное. Изобретение относится к области композиционного материаловедения, в частности к высоконаполненным полимерно-песчаным составам для получения изделий дорожностроительного назначения, бордюров, тротуарной плитки, крышек водостоков и канализационных коллекторов. Известны составы полимерно-минеральных композиции для формования строительных изделий и ремонта конструкционных сооружений. Так, например, согласно изобретению 1 композиция, предназначенная для ремонта строительных конструкций и изделий, содержит в качестве минерального наполнителя 33,0-37 мас.портландцемента, 30,3-38,4 мас.мытого кварцевого песка и 16,0-23,5 мас.молотых отходов производства ячеистого бетона, в качестве полимерного связующего 1,53,5 мас.тройного сополимера этилена, виниллаурата и винилхлорида, а в качестве пластифицирующей добавки гидратную известь, взятую в количестве 7,0-9,0 мас. . Компо 18402 1 2014.08.30 зиция обладает повышенной паропроницаемостью и адгезионной прочностью с основанием, однако имеет сложный состав. Известна строительная полимерно-минеральная композиция, содержащая, мас.портландцемент 43,8-45,5 кварцевый песок 43,8-45,5 полимерную добавку 5,4-8,9 и бентонит 3,5-3,6. Композиция обладает высокой влагостойкостью, однако недостатком являются невысокие механические свойства 2. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявленной является полимерная композиция, содержащая, мас.вторичный полиэтилен 17-19 пигмент 7-11 песок 70-76 3. Недостатком известной композиции является невысокая прочность. Задачей изобретения является повышение прочности композита, а также утилизация отходов сахарного производства и вторичных полиолефинов. Поставленная задача решается за счет того, что полимерная композиция, содержащая вторичный полиолефин и песок, согласно изобретению дополнительно содержит отходы сахарного производства - дефекат и лубрикант при следующем содержании компонентов,мас.вторичный полиолефин 15,0-20,0 лубрикант 1,0-3,0 дефекат 10,0-20,0 песок строительный остальное. Сущность изобретения заключается в следующем. В качестве полимерного связующего при получении композиций использовали дробленые вторичные полиолефины (ПЭНД, ПЭВД, ПП) с размером частиц не более 3 мм. В качестве лубриканта (технологической смазки) использовали стеарат кальция (ТУ 34767516-0032008). В качестве наполнителя в предлагаемом изобретении использовали песок строительный (ГОСТ 8736-93) и дефекат - отход сахарного производства ОАО Слуцкого сахарорафинадного завода, имеющий состав, мас.3 - 65,5-77,8 3 - 3,4-8,6 23 0,2-3,8 25 - 0,9-1,3 23 - 0,2-1,0 органические вещества - 12,0-15,0. Используемый дефекат представлял собой мелкодисперсный порошок светло-коричневого цвета с удельной поверхностью 400-600 м 2/г. Вследствие гомогенизации дефеката с полимерным связующим при температуре плавления используемых полиолефинов (180-200 С) происходит термическая деструкция органических остатков (12,0-15,0 мас. ) с образованием низкомолекулярных полисахаридов, содержащих в местах обрыва карбоцепных участков реационноспособные группы, являющиеся промоторами повышения адгезионного взаимодействия на границе раздела фаз в композиционной системе. При этом частицы мелкодисперсного наполнителя равномерно распределяются в полимерной матрице с образованием высоко консолидированных участков. На фигуре показано электронно-микроскопическое изображение структуры полимерно-минеральной композиции в месте хрупкого скола. Композицию готовят путем смешения предварительно дробленых и очищенных вторичных полиолефинов и предварительно просеянного до фракции 125-200 мкм дефеката и песка в смесителе лопастного типа при температуре плавления используемых полимеров(180-200 С). Полученную пластичную массу формуют в обогреваемой (50-60 С) прессформе. При этом используемый стеарат кальция в качестве лубриканта обеспечивает оптимальные реологические показатели формуемой композиции и повышает тем самым технологичность процесса. Составы полимерных композиций конкретного выполнения приведены в табл. 1. 18402 1 2014.08.30 Таблица 1 Составы полимерных композиций, мас.Заявляемый состав Компонент 1 2 3 4 ПЭВД 15 20 Заявляемый состав Компонент 1 2 3 4 ПЭНД 15 20 ПП Стеарат кальция 1 3 1 3 Дефекат 10 20 10 20 Песок строительный 74 57 74 57 Сравнительные свойства полимерных композиций согласно изобретению и известной приведены в табл. 2 Таблица 2 Сравнительные свойства полимерных композиций Показатель Относительное удлинение,Разрушающее напряжение при растяжении, МПа Разрушающее напряжение при сжатии, МПа Механические свойства композитов на растяжение и сжатие исследовали на автоматизированном стенде 5567 по стандартной методике (ГОСТ 11262-80) при скорости перемещения подвижных захватов 10 мм/мин. Морфологию структуры композиции исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии на микроскопефирмы(Чехия). Как следует из табл. 2, предлагаемая полимерная композиция обладает более высокой прочностью (на 4-53 ) по сравнению с известной. Кроме того, предлагаемое изобретение содержит в своем составе вторичные полиолефины и дефекат (в среднем 17-15 соответственно), что позволяет решать проблему утилизации отходов. Контрольные примеры 1 и 6 показывают, что выход содержания компонентов за заявляемые пределы приводит к ухудшению показателей композиции. Таким образом, только полное сочетание отличительных признаков приводит к достижению положительного результата. Композиция может содержать органические и/или минеральные пигменты общетехнического назначения. Опытная партия изделий дорожно-строительного назначения из композиции по изобретению была изготовлена на КУП Экопластсервис, что подтверждает соответствие заявленного технического решения критерию промышленная применимость. Источники информации 1. Патент РБ 7585, МПК 04 28/04// ( 04 28/04, 1406, 1816, 2426),04 11172,2003. 2. Патент РБ 5018, МПК 04 24/26, 2003. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4